Post on 13-May-2017
BAB I
PENDAHULUAN
A. Pengertian
Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari seluk beluk air di bumi, tentang
kejadiannya, peredaran dan distribusinya, sifat alam dan kimianya, serta reaksinya
terhadap dengan lingkungan, termasuk hubungannya dengan mahkluk hidup. Ilmu
yang mempelajari asal air, distribusi, gerakan dan perilaku air di permukaan bumi
serta reaksinya terhadap lingkungan dan hubungan dengan kehidupan. Analisis
hidrologi digunakan untuk menentukan besarnya debit banjir rencana pada suatu
perencanaan bangunan air.
Adapun langkah-langkah dalam analisis hidrologi adalah sebagai berikut :
1. Daerah Aliran Sungai ( DAS ) beserta luasnya.
2. Menentukan luas pengaruh daerah stasiun-stasiun hujan.
3. Menentukan curah hujan maksimum harian rata-rata DAS dari data curah hujan
yang ada.
4. Menganalisis curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun.
5. Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan rencana di
atas pada periode ulang T tahun.
6. Membandingkan antara debit air yang tersedia dengan kapasitas kali.
B. Siklus Hidrologi
Siklus Hidrologi merupakan proses perputaran air dalam bumi yang
berlangsung terus menerus. Siklus hidrologi menyatakan bahwa jumlah air di dalam
bumi akan selalu sama atau tetap, hanya saja dapat berubah wujud. Misalnya yang
tadinya es menjadi air, air menjadi embun, air tanah menjadi air laut, air laut menjadi
airr tanah, dan sebagainya.
Macam-Macam dan Tahapan Proses Siklus Air :
Siklus Pendek / Siklus Kecil
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi dan pembentukan awan
3. Turun hujan di permukaan laut
Siklus Sedang
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi
3. Uap bergerak oleh tiupan angin ke darat
4. Pembentukan awan
5. Turun hujan di permukaan daratan
6. Air mengalir di sungai menuju laut kembali
Siklus Panjang / Siklus Besar
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Uap air mengalami sublimasi
3. Pembentukan awan yang mengandung kristal es
4. Awan bergerak oleh tiupan angin ke darat
5. Pembentukan awan
6. Turun salju
7. Pembentukan gletser
8. Gletser mencair membentuk aliran sungai
9. Air mengalir di sungai menuju darat dan kemudian ke laut
1. Evaporasi
evaporasi merupakan penguapan yang bersumber dari badan air atau perairan,
misalnya penguapan air laut, air sungai, air danau, dan air kolam.
2. Transpirasi
transpirasi merupakan penguapan yang berasal dari embun pernafasan mahluk
hidup, misalnya manusia, hewan, dan tumbuhan. Buktinya coba Anda bernafas
menempel pada kaca, pasti akan ada embun atau uap hasil pernafasan.
3. Kondensasi
kondensasi merupakan perubahan wujud dai uap air menjadi awan yang terjadi di
atmosfer bumi.
4. Transportasi
transportasi merupakan tenaga penggerak awan yang akan membawa awan jenuh
air ke tempat turunya hujan. Agen transportasi dalam siklus hidrologi adalah
angin.
5. Presitipasi
presipitasi sering juga disebut sebagai hujan. presitipasi merupakan proses
jatuhnya butiran-butiran air dari awan ke permukaan bumi.
6. Run off
run off sering juga disebut sebagai aliran permukaan. run off merupakan aliran air
hujan yang mengalir di atas permukaan bumi, misalnya melalui sungai, selokan,
irigasi, dsb ke tempat yang lebih rendah hingga sampai ke laut.
7. Infiltrasi
infiltrasi merupakan meresapnya atau masuknya air hujan ke dalam tanah secara
vertikal. air hujan yang akan masuk ke dalam tanah dapat masuk terus ke dalam
tanah dan mengalir di bawah tanah.
8. Perkolasi
perkolasi merupakan aliran air di dalam tanah setelah terjadinya proses infiltrasi,
air mengalir menuju tempat yang rendah dan bermuara di laut.
9. Sublimasi
sublimasi merupakan perubahan wujud dari awan hujan menjadi awan es atau
salju. sublimasi hanya terjadi pada siklus hidrologi panjang.
BAB II
HUJAN, PENGUAPAN DAN INFILTRASI
1. HUJAN
A. Pengertian
Hujan adalah sebuah peristiwa Presipitasi (jatuhnya cairan dari atmosfer yang
berwujud cair maupun beku ke permukaan bumi) berwujud cairan. Hujan memerlukan
keberadaan lapisan atmosfer tebal agar dapat menemui suhi di atas titik leleh es di dekat
dan dia atas permukaan Bumi
Di bumi, hujan adalah proses kondensasi (perubahan wujud benda ke wujud yang
lebih padat ) uap air di atmosfer menjadi butiran air yang cukup berat untuk jatuh dan
biasanya tiba di daratan. Dua proses yang mungkin terjadi bersamaan dapat mendorong
udara semakin jenuh menjelang hujan, yaitu pendinginan udara atau penambahan uap air
ke udara. Butir hujan memiliki ukuran yang beragam mulai dari yang mirip penekuk
(butiran besar), hingga butiran kecilnya.
B. Proses Tejadinya Hujan
Berikut adalah berbagai tahapan terjadinya hujan
a. TAHAP I
Gelembung-gelembung udara yang jumlahnya tak terhitung yang dibentuk
dengan pembuihan di lautan, pecah terus-menerus dan menyebabkan partikel-
partikel air tersembur menuju langit. Partikel-partikel ini, yang kaya akan garam,
lalu diangkut oleh angin dan bergerak ke atas di atmosfir.
Partikel-partikel yang disebut aerosol ini membentuk awan dengan
mengumpulkan uap air di sekelilingnya, yang naik lagi dari laut sebagai titik-titik
kecil dengan mekanisme yang disebut “perangkat air”.
b. TAHAP II
Awan-awan terbentuk dari uap air yang mengembun di sekeliling butir-
butir garam atau partikel-partikel debu di udara. Karena air hujan dalam hal ini
sangat kecil ( dengan diameter antara 0,01 dan 0,02 mm), awan-awan itu
bergantungan di udara dan terbentang di langit. Jadi, langit ditutupi dengan awan-
awan.
c. TAHAP III
Partikel-partikel air ini yang mengelilingi butir-butir daram dan partikel-
partikel debu itu mengental dan membentuk air hujan. Jadi, air hujan ini, yang
menjadi lebih berat daripada udara, bertolak dari awan dan mulai jatuh ke tanah
sebagai hujan.
C. Macam- Macam Awan
Awan terdiri dari berbagai jenis. Terdapat 3 lapisan yang ada diudara.
a. Lapisan paling atas adalah tempat Sirus yang bentuknya serabut halus berwarna
putih. Awan ini membentuk kristal es di langit. Jika awannya sudah terbentuk
maka biasanya turun hujan.
b. Cumulus menempati lapisan kedua. Bentuknya biasanya gumpalan putih lembut.
Berarti tanda kalau cuaca akan panas serta kering. Tetapi bisa pula muncul warna
hitam dimana menandakan akan turun hujan disertai angin, petir juga guruh.
c. Stratus menempati lapisan ketiga atau berada rendah di langit. Jadi, letaknya dekat
dengan permukaan bumi. Jika awan stratus berubah warna menjadi abu-abu
pertanda awan ini sudah mengandung butiran hujan.
D. Jenis- Jenis Hujan
a. Berdasarkan Proses Terjadinya
i. Hujan siklonal, yaitu hujan yang terjadi karena udara panas yang naik disertai
dengan angin berputar.
ii. Hujan Senithal, yaitu hujan yang sering terjadi di daerah sekitar ekuator(garis
khayal yang membagi bumi menjadi bagian utara dan selatan), akibat
pertemuan Angin Pasat Timur Laut dengan Angin Pasat Tenggara. Kemudian
angin tersebut naik dan membentuk gumplan-gumpalan awan di sekitar ekuator
yang berakibat awan menjadi jenuh dan turunlah hujan.
iii. Hujan Orografis, yaitu hujan yang terjadi karena angin yang mengandung uap
air yang bergerak horizontal. Angin tersebut naik menuju pegunungan , suhu
udara menjadi dingin sehingga terjadi kondensasi. Terjadilah hujan di sekitar
pegunungan.
iv. Hujan Frontal, yaitu hujan yang terjadi apabila massa udara yang dingin
bertemu dengan massa udara yang panas. Tempat pertemuan antara kedua
massa itu disebut bidang front. Karena lebih berat, massa udara dingin menjadi
lebih berada di bawah. Di sekitar bidang front inilah sering terjadi hujan lebat
yang disebut hujan frontal.
v. Hujan Muson atau Hujan Musiman, yaitu hujan yang terjadi karena Angin
Musim (Angin Muson). Penyebab terjadinya Angin Muson adalah karena
adanya pergerakan semu tahunan Matahari antara Garis Balik Utara dan Garis
Balik Selatan. Di Indonesia, hujan muson terjadi di bulan Oktober sampai
April. Sementara di kawasan Asia Timur terjadi di bulan Mei sampai Agustus.
Siklus inilah yang menyebabkan adanya musim penghujan dan musim
kemarau.
b. Berdasarkan Ukuran Butirannya
i. Hujan Gerimis , diameter butirannya kurang dari 0.5 mm.
ii. Hujan Salju, terdiri dari kristal-kristal es yang suhunya berada di bawah 0
derajat Celcius.
iii. Hujan Batu Es, curahan batu es yang turun dalam cuaca panas dari awan
yangg suhunya dibawa 0 derajat Celcius.
iv. Hujan Deras, curahan air yang turun dari awan dengan suhu diatas 0 derajat
Celcius dengan diameter kurang lebih 7 mm.
c. Berdasarkan Besar Curah Hujan (Definisi BMKG)
i. Hujan Sedang, 20-50 mm perhari.
ii. Hujan Lebat, 50-100 mm perhari.
iii. Hujan Sangat Lebat, di atas 100 mm perhari.
E. Pengukuran Hujan
Cara standar untuk mengukur curah hujan atau curah salju adalah menggunakan
pengukur hujan standar, dengan variasi plastik 100 mm (4 in) dan Logam 200 mm
(8 in).
1. Tabung dalam diisi dengan 25 mm (0,89 in) hujan, limpahannya mengalir ke
tabung luar.
2. Pengukur plastik memiliki tanda di tabung dalam hingga resolusi 25 mm (0,98 in),
3. sementara pengukur logam membutuhkan batang yang dirancang dengan tanda 25
mm.
4. Setelah tabung dalam penuh, isinya dibuang dan diisi dengan jumlah air hujan
yang tersisa di tabung luar sampai tabung luar kosong, sehingga menjumlahkan
total keseluruhan sampai tabung luar kosong.
Jenis pengukuran lain adalah pengukur hujan sepatu yang populer (pengukur termurah
dan paling rentan), ember miring, dan beban. Untuk mengukur curah hujan dengan cara yang
murah, kaleng silindris dengan sisi tegak dapat dipakar sebagai pengukur hujan juka dibiarkan
berada di tempat terbuka, namun akurasinya bergantung pada penggaris yang digunakan
untuk mengukur hujan. Semua pengukur hujan tadi dapat dibuat sendiri dengan pengetahuan
memadai.
2. PENGUAPAN
Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair
(contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses ini adalah
kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan
secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan.
Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila
tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling
bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung
bagaimana mereka bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah,
sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat menembus titik didih
cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan molekul tersebut dapat terbang ke
dalam gas dan "menguap"
Ada cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas
tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki
molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola
yang cukup buat memberi satu molekul "kecepatan lepas" - energi panas - yang
diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap,
hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat
Penguapan adalah bagian esensial dari siklus air. Uap air di udara akan berkumpul
menjadi awan. Karena pengaruh suhu, partikel uap air yang berukuran kecil dapat
bergabung (berkondensasi) menjadi butiran air dan turun hujan. Siklus air terjadi terus
menerus. Energi surya menggerakkan penguapan air dari samudera, danau, embun dan
sumber air lainnya. Dalam hidrologi penguapan dan transpirasi (yang melibatkan
penguapan di dalam stomata tumbuhan) secara kolektif diistilahkan sebagai
evapotranspirasi.dan evaporasi pada tumbuhan.
3. INFILTRASI
A. Pengertian Infiltrasi
Infiltrasi adalah aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Di
dalam tanah air mengalir dalam arah lateral, sebagai aliran antara (interflow) menuju
mata air, danau, dan sungai; atau secara vertikal, yang dikenal dengan perkolasi
(percolation) menuju air tanah.
Gerak air di dalam tanah melalui pori-pori tanah dipengaruhi oleh gaya
gravitasi dan gaya kapiler. Gaya gravitasi menyebabkan aliran selalu menuju ke
tempat yang lebih rendah, sementara gaya kapiler menyebabkan air bergerak ke
segala arah. Air kapiler selalu bergerak dari daerah basah menuju ke daerah yang
lebih kering.
Tanah kering mempunyai gaya kapiler lebih besar daripada tanah basah.
Gaya tersebut berkurang dengan bertambahnya kelembaban tanah. Selain itu, gaya
kapiler bekerja lebih kuat pada tanah dengan butiran halus seperti lempung daripada
tanah berbutir kasar pasir. Apabila tanah kering, air terinfiltrasi melalui permukaan
tanah karena pengaruh gaya gravitasi dan gaya kapiler pada seluruh permukaan.
Setelah tanah menjadi basah, gerak kapiler berkurang karena berkurangnya gaya
kapiler.
Hal ini menyebabkan penurunan laju infiltrasi. Sementara aliran kapiler
pada lapis permukaan berkurang, aliran karena pengaruh gravitasi berlanjut mengisi
pori-pori tanah. Dengan terisinya pori-pori tanah, laju infiltrasi berkurang secara
berangsung-angsur sampai dicapai kondisi konstan; di mana laju infiltrasi sama
dengan laju perkolasi melalui tanah.
Dalam infiltrasi dikenal dua istilah yaitu kapasitas infiltrasi dan laju infiltrasi,
yang dinyatakan dalam mm/jam. Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum
untuk suatu jenis tanah tertentu; sedang laju infiltrasi adalah kecepatan infiltrasi yang
nilainya tergantung pada kondisi tanah dan intensitas hujan. Pada grafik dibawah ini
menunjukkan kurva kapasitas infiltrasi (fp), yang merupakan fungsi waktu.
Apabila tanah dalam kondisi kering ketika infiltrasi terjadi, kapasitas infiltrasi
tinggi karena kedua gaya kapiler dan gravitasi bekerja bersama-sama menarik air ke
dalam tanah. Ketika tanah menjadi basah, gaya kapiler berkurang yang menyebabkan
laju infiltrasi menurun. Akhirnya kapasitas infiltrasi mencapai suatu nilai konstan,
yang dipengaruhi terutama oleh gravitasi dan laju perkolasi.
B. Faktor yang mempengaruhi infiltrasi
Laju infiltrasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu kedalaman genangan
dan tebal lapis jenuh, kelembaban tanah, pemadatan oleh hujan, tanaman penutup,
intensitas hujan, dan sifat-sifat fisik tanah.
i. Kedalaman genangan dan tebal lapis jenuh
Perhatikan skema gambar di bawah ini !
Dalam gambar di atas, air yang tergenang di atas permukaan tanah
terinfiltrasi ke dalam tanah, yang menyebabkan suatu lapisan di bawah permukaan
tanah menjadi jenuh air. Apabila tebal dari lapisan jenuh air adalah L, dapat
dianggap bahwa air mengalir ke bawah melalui sejumlah tabung kecil. ALiran
melalui lapisan tersebut serupa dengan aliran melalui pipa. Kedalaman genangan di
atas permukaan tanah (D) memberikan tinggi tekanan pada ujung atas tabung,
sehingga tinggi tekanan total yang menyebabkan aliran adalah D+L.
Tahanan terhadap aliran yang diberikan oleh tanah adalah sebanding dengan
tebal lapis jenuh air L. Pada awal hujan, dimana L adalah kecil dibanding D, tinggi
tekanan adalah besar dibanding tahanan terhadap aliran, sehingga air masuk ke
dalam tanah dengan cepat. Sejalan dengan waktu, L bertambah panjang sampai
melebihi D, sehingga tahanan terhadap aliran semakin besar. Pada kondisi tersebut
kecepatan infiltrasi berkurang. Apabila L sangat lebih besar daripada D, perubahan
L mempunyai pengaruh yang hampir sama dengan gaya tekanan dan hambatan,
sehingga laju infiltrasi hampir konstan.
ii. Kelembaban tanah
Jumlah air tanah mempengaruhi kapasitas infiltrasi. Ketika air jatuh pada
tanah kering, permukaan atas dari tanah tersebut menjadi basah, sedang bagian
bawahnya relatif masih kering. Dengan demikian terdapat perbedaan yang besar
dari gaya kapiler antara permukaan atas tanah dan yang ada di bawahnya. Karena
adanya perbedaan tersebut, maka terjadi gaya kapiler yang bekerja sama dengan
gaya berat, sehingga air bergerak ke bawah (infiltrasi) dengan cepat.
Dengan bertambahnya waktu, permukaan bawah tanah menjadi basah,
sehingga perbedaan daya kapiler berkurang, sehingga infiltrasi berkurang.
iii. Pemampatan oleh hujan
Ketika hujan jatuh di atas tanah, butir tanah mengalami pemadatan oleh
butiran air hujan. Pemadatan tersebut mengurangi pori-pori tanah yang berbutir
halus (seperti lempung), sehingga dapat mengurangi kapasitas infiltrasi. Untuk
tanah pasir, pengaruh tersebut sangat kecil.
iv. Penyumbatan oleh butir halus
Ketika tanah sangat kering, permukaannya sering terdapat butiran halus.
Ketika hujan turun dan infiltrasi terjadi, butiran halus tersebut terbawa masuk ke
dalam tanah, dan mengisi pori-pori tanah, sehingga mengurangi kapasitas infiltrasi.
v. Tanaman penutup
Banyaknya tanaman yang menutupi permukaan tanah, seperti rumput atau
hutan, dapat menaikkan kapasitas infiltrasi tanah tersebut. Dengan adanya tanaman
penutup, air hujan tidak dapat memampatkan tanah, dan juga akan terbentuk lapisan
humus yang dapat menjadi sarang/tempat hidup serangga. Apabila terjadi hujan
lapisan humus mengembang dan lobang-lobang (sarang) yang dibuat serangga akan
menjadi sangat permeabel. Kapasitas infiltrasi bisa jauh lebih besar daripada tanah
yang tanpa penutup tanaman.
vi. Topografi
Kondisi topografi juga mempengaruhi infiltrasi. Pada lahan dengan
kemiringan besar, aliran permukaan mempunyai kecepatan besar sehingga air
kekurangan waktu infiltrasi. Akibatnya sebagian besar air hujan menjadi aliran
permukaan. Sebaliknya, pada lahan yang datar air menggenang sehingga
mempunyai waktu cukup banyak untuk infiltrasi.
vii. Intensitas hujan
Intensitas hujan juga berpengaruh terhadap kapasitas infiltrasi. Jika
intensitas hujan I lebih kecil dari kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi aktual
adalah sama dengan intensitas hujan. Apabila intensitas hujan lebih besar dari
kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi aktual sama dengan kapasitas infiltrasi.
BAB III
PENGUKURAN KLIMATOLOGI DAN HIDROMETRI
A. Pengukuran Hidrometri
Pengukuran debit sungai dilakukan dengan pemasangan alat di suatu lokasi di sungai yang ditetapkan, yang memungkinkan pengamatan secara kontinyu dan teratur elevasi muka air dan debit serta data lainnya, seperti angkutan sedimen dan salinitas. Pengukuran debit dilakukan dengan langkah-langkah :
1. Pemilihan lokasi stasiun pengukuran
Langkah pertama adalah memilih lokasi stasiun pengukuran. Pemilihan lokasi tersebut dengan memperhatikan beberapa persyaratan berikut ini :
a) Mudah dicapai oleh pengamatb) Di bagian sungai yang lurus dengan penampang sungai yang teratur dan stabil
c) Di sebelah hilir pertemuan dengan anak sungai
d) Di mulut sungai menuju ke laut atau danau
e) Di lokasi bangunan air
f) Tidak dipengaruhi oleh garis pembendungan
g) Aliran berada dalam alur utama
2. Pengukuran kedalaman sungai
a) Bak ukur
Untuk sungai yang dangkal, bak ukur yang telah diberi sekala dan pelat di bagian bawahnya dimasukkan ke dalam sungai sampai pelat dasar mencapai dasar sungai. Kedalaman air pada skala di bak ukur tersebut.
b) Tali dengan pemberat
Apabila sungai dalam atau kecepaan arus besar, kedalaman air diukur dengan menggunakan tali yang diberi pemberat. Pengukuran ini biasanya dilakukan secara bersamaan dengan pengukuran kecepatan dengan menggunakan current meter. Pemakaian tali untuk mengukur kedalaman perlu diperhitungkan koreksi, karena pengaruh arus dapat menyebabkan posisi tali tidak vertikal.
c) Echosounder
Pada sungai yang lebar dan dalam, pengukuran tampang lintang dapat dilakukan dengan menggunakan Echosounder. Selain itu alat ini juga biasa untuk mengukur kedalaman laut cara kerjanya alat ini dipasang pada dasar kapal. Alat tersebut akan
memancarkan getaran suara akan yang akan merambat ke dasar sungai dan kemudian dipantulkan kembali.
3. Pengukuran elevasi muka air secara kontinyu atau harian
a) Papan duga
Papan duga merupakan alat paling sederhana untuk mengukur elevasi muka air. Terbuat dari kayu atau pelat baja yang diberi ukuran skala dalam centimeter, dapat dipasang di tepi sungai atau suatu bangunan. Pengamatan ini biasanya dilakukan setiap hari. Alat ini memiliki kekurangan yaitu tidak tercatatnya muka air pada jam-jam tertentu yang mungkin mempunyai informasi penting, misalnya puncak banjir.
b) Alat pengukur elevasi muka air maksimum
Alat ini digunakan untuk mengukur elevasi muka air maksimum yang terjadi pada waktu banjir. Alat ini terbuat dari tabung yang berdiameter 50 mm dengan lubang yang terdapat di dekat dasar dan tertutup di bagian atasnya dengan satu atau dua lubang untuk keluarnya udara. Di dalam tabung terdapat gabus dan papan duga.
c) Pencatat muka air otomatis (AWLR)
Dengan alat ini elevasi muka air sungai dapat tercatat secara kontinyu sepanjang waktu. Alat ukur yang banyak digunakan di Indonesia adalah pelampung. Pelampung tersebut mengikuti gerak muka air, dan gerak tersebut di transfer ke roda gigi yang mereduksi fluktuasi muka air.
4. Pengukuran kecepatan aliran
a) Pelampung
Menggunakan pelampung yaitu dengan mengukur selang waktu yang diperlukan oleh pelampung untuk menempuh suatu jarak tertentu. Ada tiga macam pelampung, pelampung permukaan, pelampung dengan kaleng, dan pelampung batang.
b) Current meter
Pengukuran kecepatan dengan alat ini banyak dilakukan. Ada dua tipe alat ukur yaitu tipe mangkok dan baling-baling. Karena ada partikel air yang melintasinya maka mangkok dan baling-baling akan berputar. Jumlah putaran persatuan waktu dapat dikonfersikan menjadi kecepatan arus.
5. Hitungan debit
a) Metode tampang tengah
Dalam metode ini dianggap bahwa kecepatan di setiap vertikal merupakan kecepatan rerata dari pias selebar setengah jarak antar pias sebelah kiri dan
kanannya. Debit di suatu pias adalah perkalian antara kecepatan rerata vertikal dan lebar tersebut. Di kedua tebing kiri dan kanan sungai kecepatan dianggap nol.
b) Metode tampang rerata
Tampang lintang sungai dianggap tersusun dari sejumlah pias yang masing-masing dibatasi oleh dua vertikal yang berdampingan. Debit total adalah jumlah debit di seluruh pias.
c) Metode integrasi kedalaman kecepatan
Dalam metode ini dihitung debit tiap satuan lebar, yaitu perkalian antara kecepatan rerata dan kedalaman pada vertikal. Debit sungai diperoleh dengan menghitung luasan yang dibatasi oleh kurva tersebut dan garis muka air.
6. Membuat rating curve yaitu hubungan antara elevasi muka air dan debit.7. Dari rating curve yang telah dibuat pada langkah ke 6, dicari debit aliran berdasarkan
pencatatan elevasi muka air.
8. Presentasi dan publikasi data terukur dan terhitung.
B. Pengukuran Klimatologi
Stasiun pengamatan klimatologi adalah stasiun yang difungsikan untuk
mengamati/ mencatat/ merekam parameter iklim baik secara manual, mekanik,
maupun elektronik.
Peralatan stasiun pengamat klimatologi umumnya terdiri dari :
- penakar hujan otomatik
- penakar hujan biasa
- termometer maksimum
- termometer minimum
- termometer bola kering
- termometer bola basah
- termohigrograf
- panci penguapan
- tabung penenang
- canting
- dudukan panci penguapan
- pencatat lamanya penyinaran matahari
- aktinograf
- anemometer
- sangkar meter
Apabila diperlukan parameter tekanan atmosfer maka harus dipasang peralatan
tambahan yaitu barograph.
C. ALAT – ALAT KLIMATOLOGI DAN HIDROMETRI
Menentukan iklim suatu daerah diperlukan data yang telah terkumpul lama, hasil
dari pengukuran alat ukur khusus yang disebut instrumentasi klimatologi. Instrumentasi
tak jauh beda bahkan kadang sama dengan instrumentasi meteorologi. Alat-alat ini harus
tahan setiap waktu terhadap pengaruh-pengaruh buruk cuaca sehingga ketelitiannya tidak
berubah. Pemeliharaan alat akan membuat ketelitian yang baik pula sehingga pengukuran
dapat dipercaya. Data yang terkumpul untuk iklim diperlukan waktu yang lama, tak
cukup satu tahun bahkan 10-30 tahun.
Alat-alat yang umum digunakan di stasiun klimatologi data cuaca menghasilkan
data yang makro. Alat-alat terbagi dua golongan, manual dan otomatis (mempunyai
perekam). Unsur-unsur iklim yang diukur adalah: radiasi surya, suhu udara dan suhu
tanah, kelembapan udara, curah hujan, evaporasi dan angin.
1. RADIASI
Alat ukur radiasi umumnya dua tipe:
i. pengukur jumlah energi radiasi (Cal/cm2/waktu)
ii. pengukur lamanya penyinaran surya (jam).
Tipe pertama contohnya :
- Aktinograf
Berperekam atau otomatis mengukur setiap saat pada siang hari radiasi surya
yang jatuh ke alat. Sensor atau yang peka bila kena sinar surya terdiri atas
bimetal (dwilogam) berwarna hitam mudah menyerap radiasi surya. Panas
karena radiasi yang diserap ini membuat bimetal melengkung. Besarnya
lengkungan sebanding radiasi yang diterima sensor. Lengkungan ini
disampaikan secara mekanis ke jarum penulis di atas pias yang berputar menurut
waktu. Hasil rekaman sehari ini berbentuk grafik. Luas grafik/integral dari grafik
sebanding dengan jumlah radiasi surya yang ditangkap oleh sensor selama
sehari.
- Gun Bellani
Prinsip alat adalah menangkap radiasi pada benda berbentuk bola sensor. Panas
yang timbul akan menguapkan zat cair dalam bola hitam. Ruang uap zat cair
berhubungan dengan tabung kondensasi. Uap zat cair yang timbul akan
dikondensasi dalam tabung berbentuk buret yang berskala. Banyaknya air
kondensasi sebanding dengan radiasi surya diterima oleh sensor dalam sehari.
Pengukuran dilakukan sekali dalam 24 jam, yaitu pada pagi hari dibandingkan
dengan alat yang pertama hasilnya lebih kasar.
- Campbell Stokes
Prinsip alat adalah pembakaran pias. Panjang pias yang terbakar
dinyatakan dalam jam. Alat ini mengukur lama penyinaran surya. Hanya pada
keadaan matahari terang saja pias terbakar, sehingga yang terukur adalah lama
penyinaran surya terang. Pias ditaruh pada titik api bola lensa. Pembakaran pias
terlihat seperti garis lurus di bawah bola lensa. Kertas pias adalah kertas khusus
yang tak mudah terbakar kecuali pada titik api lensa.
Alat dipasang di tempat terbuka, tak ada halangan ke arah Timur
matahari terbit dan ke barat matahari terbenam. Kemiringan sumbu bola lensa
disesuaikan dengan letak lintang setempat. Posisi alat tak berubah sepanjang
waktu hanya pemakaian pias dapat diganti-ganti setiap hari. Ada 3 tipe pias yang
digunakan pada alat yang sama:
a. Pias waktu matahari di ekuator
b. Pias waktu matahari di utarra
c. Pias waktu matahari di selatan
2. SUHU
Setiap benda yang perubahan bentuknya sebagai fungsi dari suhu dapat
digunakan sebagai thermometer. Perubahan bentuk ini akibat pemuaian thermal. Pada
umumnya yang dipakai dalam instrumen klimatologi adalah air raksa dalam tabung
kapiler gelas.
- Termometer Maksimum
Ciri khas dari termometer ini adalah terdapat penyempitan pada pipa kapiler di
dekat reservoir. Air raksa dapat melalui bagian yang sempit ini pada suhu naik
dan pada suhu turun air raksa tak bisa kembali ke reservoir, sehingga air raksa
tetap berada posisi sama dengan suhu tertinggi. Setelah dibaca posisi ujung air
raksa tertinggi, air raksa dapat dikembalikan ke reservoir dengan perlakuan
khusus (diayun-ayunkan). Termometer maksimum diletakkan pada posisi
hampir mendatar, agar mudah terjadi pemuaian . Pengamatan sekali dalam 24
jam.
- Termometer Minimum
Mengukur suhu udara ekstrim rendah. Zat cair dalam kapiler gelas
adalah alkohol yang bening. Pada bagian ujung atas alkohol yang memuai atau
menyusut terdapat indeks. Indeks ini hanya dapat didorong ke bawah pada suhu
rendah oleh tegangan permukaan bagian ujung kapiler alkohol. Bila suhu naik
alkohol memuai, indeks tetap menunjukkan posisi suhu terendah.
Setelah ujung indeks yang dekat miniskus alkohol dibaca dan dicatat,
dengan perlakuan khusus indeks dikembalikan mendekati miniskus alkohol.
Posisi termometer pada waktu mengukur hampir sama dengan termometer
maksimum yaitu agak mendatar. Perlu diperhatikan bahwa kapiler alkohol harus
dalam keadaan bersambung, tidak boleh terputus-putus. Bila kapiler alkohol
terputus, termometer tidak boleh lagi dipakai sebagai alat pengukur suhu, harus
dibetulkan terlebih dahulu, Pengamatan sekali dalam 24 jam.
- Termometer biasa
Mengukur suhu udara sesaat, zat cair yang digunakan adalah air raksa.
Umumnya termometer ini disebut termometer bola kering yang dipasang
berdampingan dengan termometer bola basah. Kedua termometer ini dipasang
dalam keadaan tegak. Semua termometer pengukur suhu udara pada waktu
pengukuran berada di dalam sangkar cuaca.
Maksudnya adalah termometer tidak dipengaruhi radiasi surya
langsung maupun radiasi dari bumi. Kemudian terlindung dari hujan ataupun
angin kencang. Warna sangkar cuaca putih menghindari penyerapan radiasi
surya. Panas ini dapat mempengaruhi pengukuran suhu udara.
- Termometer Tanah
Prinsipnya hampir sama dengan termometer biasa, hanya bentuk dan
panjangnya berbeda. Pengukuran suhu tanah lebih teliti daripada suhu udara.
Perubahannya lambat sesuai dengan sifat kerapatan tanah yang lebih besar
daripada udara.
Suhu tanah yang diukur umumnya pada kedalaman 5 cm, 10 cm, 20 cm,
50 cm dan 100 cm. Macam alat disesuaikan dengan kedalaman yang akan
diukur. Termometer tanah untuk kedalaman 50 cm dan 100 cm bentuknya
berbeda dengan kedalaman lain. Termometer berada dalam tabung gelas yang
berisi parafin, kemudian tabung diikat dengan rantai lalu diturunkan dalam
selongsong tabung logam ke dalam tanah sampai kedalaman 50 cm atau 100 cm.
Pembacaan dilakukan dengan mengangkat termometer dari dalam
tabung logam, kemudian dibaca. Adanya parafin memperlambat perubahan suhu
ketika termometer terbaca di udara. Termometer tanah pada kedua kedalaman ini
bila meruapakan suatu kapiler yang panjang dari mulai permukaan tanah, mudah
sekali patah apabila tanah bergerak turun atau pecah karena kekeringan.
3. KELEMBABAN
Ada beberapa tipe dan prinsip kerja alat pengukur kelembapan udara. Pada
umumnya alat yang digunakan adalah psikrometer. Alat ini terdiri dari dua termometer
yang disebut termometer bola basah dan termometer bola kering. Kelembapan udara
sebanding dengan selisih kedua termometer yang dapat dicari melalui tabel atau
rumus.
Alat pengukur kelembapan lain adalah sensor rambut. Prinsipnya bila udara
lembab rambut bertambah panjang dan udara kering rambut menyusut. Perubahan
panjang ini secara mekanis dapat ditransfer ke jarum penunjuk pada skala antara 0
sampai 100 %. Alat pengukur kelembapan udara tipe ini disebut higrometer.
- Termohigrograf
Menggunakan prinsip dengan sensor rambut untuk mengukur kelembapan
udara dan menggunakan bimetal untuk sensor suhu udara. Kedua sensor
dihubungkan secara mekanis ke jarum penunjuk yang merupakan pena penulis di
atas kertas pias yang berputar menurut waktu. Alat dapat mencatat suhu dan
kelembapan setiap waktu secara otomatis pada pias. Melalui suatu koreksi dengan
psikrometer kelembapan udara dari saat ke saat tertentu.
- Psikrometer Standard
Alat pengukur kelembapan udara terdiri dari dua termometer bola basah
dan bola kering. Pembasah termometer bola basah harus dijaga agar jangan sampai
kotor. Gantilah kain pembasah bila kotor atau daya airnya telah berkurang. Dua
minggu atau sebulan sekali perlu diganti, tergantung cepatnya kotor. Musim
kemarau pembasah cepat sekali kotor oleh debu. Air pembasah harus bersih dan
jernih.
Pakailah air bebas ion atau aquades. Air banyak mengandung mineral akan
mengakibatkan terjadinya endapan garam pada termometer bola basah dan
mengganggu pengukuran. Waktu pembacaan terlebih dahulu bacalah termometer
bola kering kemudian termometer bola basah. Suhu udara yang ditunjukkan
termometer bola kering lebih mudah berubah daripada termometer bola basah.
Semua alat pengukur kelembapan udara ditaruh dalam sangkar cuaca terlindung
dari radiasi surya langsung atau radiasi bumi serta hujan.
4. CURAH HUJAN
Alat pengukur hujan, mengukur tinggi hujan seolah-olah air yang jatuh ke
tanah menumpuk ke atas merupakan kolom air. Bila air yang tertampung volumenya
dibagi dengan luas corong penampung maka hasilnya dalah tinggi. Satuan yang
dipakai adalah milimeter (mm).
- Penakar hujan Hellman
Alat ini merupakan penakar hujan otomatis dengan tipe siphon. Bila air
hujan terukur setinggi 10 mm, siphon bekerja mengeluarkan air dari tabung
penampungan dengan cepat, kemudian siap mengukur lagi dan kemudian
seterusnya.
Di dalam penampung terdapat pelampung yang dihubungkan dengan
jarum pena penunjuk yang secara mekanis membuat garis pada kertas pias posisi
dari tinggi air hujan yang tertampung. Bentuk pias ada dua macam, harian dan
mingguan. Pada umumnya lebih baik menggunakan yang harian agar garis yang
dibuat pena tidak terlalu rapat ketika terjadi hujan lebat. Banyak data dapat
dianalisadari pias, tinggi hujan harian, waktu datangnya hujan, derasnya hujan atau
lebatnya hujan per satuan waktu.
- Penakar hujan Bendix
Penakar hujan otomatis, prinsip secara menimbang air hujan yang ditampung.
Melalui cara mekanis timbangan ini ditransfer ke jarum petunjuk berpena di atas
kertas pias.
- Penakar hujan Tilting Siphon
Prinsip alat, air hujan ditampung dalam tabung
penampung. Bila penampung penuh, tabung menjadi
miring dan siphon mulai bekerja megeluarkan air dari
dalam tabung. Setiap pergerakan air dalam tabung
penampung tercatat pada pias sama seperti alat penakar
hujan otomatis lainnya.
- Penakar hujan Tipping Bucket
Prinsip alat, air hujan ditampung pada bejana yang berjungkit. Bila air
mengisi bejana penampung yang setara dengan tinggi hujan 0,5 mm akan
berjungkit dan air dikeluarkan. Terdapat dua buah bejana yang saling bergantian
menampung air hujan. Tiap gerakan bejana berjungkit secara mekanis tercapat pada
pias atau menggerakkan counter (penghitung). Jumlah hitungan dikalikan dengan
0,5 mm adalah tinggi hujan yang terjadi. Curah hujan di bawah 0,5 mm tidak
tercatat.
Semua alat penakar hujan di atas harus
diperhatikan penempatannya di lapangan terbuka
bebas dari halangan. Alat yang teliti dengan
menempatkan yang salah akan mengukur besaran
yang salah pula. Alat yang otomatis,
pemeliharaannya harus lebih intensif. Keadaan alat
baik yang manual ataupun yang otomatis harus
diperiksa dari kebocoran, saluran penampung yang
tersumbat kotoran, tinta pena jangan sampai kering dan jam pemutar silinder pias
dalam keadaan berjalan dengan baik.
5. EVAPORASI
Pengukuran air yang hilang melalui penguapan (evaporasi) perlu diukur
untuk mengetahui keadaan kesetimbangan air antara yang didapat melalui curah hujan
dan air yang hilang melalui evaporasi. Alat pengukur evaporasi yang paling banyak
digunakan sekarang adalah Panci kelas A.
Evaporasi yang diukur dengan panci ini dipengaruhi oleh radiasi surya yang
datang, kelembapan udara, suhu udara dan besarnya angin pada tempat pengukuran.
Ada dua macam peralatan pengukur tinggi muka air dalam panci. Pertama alat ukur
micrometer pancing dan yang kedua alat ukur ujung paku yang dipasang tetap (fixed
point). Kesalahan yang besar dari pengukuran evaporasi terletak pada tinggi air dalam
panci. Oleh sebab itu muka air selamanya harus dikembalikan pada tinggi semula
yaitu 5 cm di bawah bibir panci.
Makin rendah muka air dalam panci, makin rendah pula terjadinya
penguapan. Kejernihan air dalam panci perlu diperhatikan. Air yang keruh, evaporasi
yang terukur akan rendah pula. Usahakan air jangan sampai berlumut. Tinggi air
diukur dengan satuan mm. Alat ukur mikrometer mampu mengukur dalam mm dengan
ketelitian seperti seratus mm. Ketelitian pengukuran itu diperlukan karena tinggi yang
diukur tidak sama besar meliputi 5 sampai 8 mm.
Pada musim penghujan nilainya kecil sedangkan pada musim kemarau besar.
Pengamatan dilakukan sekali dalam 24 jam ketika pagi hari. Pengamat yang setiap
hari mengukur evaporasi harus mempunyai keterampilan dan kejelian melihat batas air
yang diukur. Alat perlengkapannya adalah tabung peredam, termometer maksimum-
minimum permukaan air yang tertampung, termometer maksimum-minimum di
permukaan panci dan anemometer cup counter setinggi 30 cm di atas tanah. Sekeliling
panci harus ditumbuhi rumput pendek.
Permukaan tanah yang terbuka atau gundul menyebabkan evaporasi yang
terukur tinggi (efek oase). Pasanglah alat pada tempat yang terbuka tidak terhalang
oleh benda-benda lain dan berada di tengah-tengah lapang rumput dari stasiun
klimatologi.
6. ANGIN
Angin merupakan suatu vektor yang mempunyai besaran dan arah. Besaran
yang dimaksud adalah kecepatannya sedang arahnya adalah darimana datangnya
angin. Kecepatan angin dapat dihitung dari jelajah angin (cup counter anemometer)
dibagi waktu (lamanya periode pengukuran).
Ada alat pengukuran angin yang
langsung mengukur kecepatannya. Jadi
jarum penunjuk suatu kecepatan tertentu bila
ada angin. Arah angin ditunjukkan oleh
wind-vane yang dihubungkan dengan alat
penunjuk arah mata angin atau dalam angka.
Angka 360 derajat berarti ada angin dari utara, angka 90 ada angin dari timur
demikian seterusnya.
Perlu diperhatikan bahwa tidak ada angka nol, karena angka nol menandakan
tak ada angin. Mengukur arah angin haruslah ada angin atau cup counter anemometer
dalam keadaan bergerak. Sebagaimana alat lainnya pemasangan alat di lapang terbuka
penting sekali karena mempengaruhi besaran yang akan diukur. Di lapangan terbuka
tak ada pohon-pohonan tinggi alat dipasang 2 meter di atas tanah. Bila ada halangan,
alat dipasang pada ketinggian 10 sampai 15 meter dari atas tanah. Waktu pengamatan
tergantung dari data yang diinginkan. Bila data harian, pengamatan sekali dalam 24
jam untuk jelajah angin yaitu pada pagi hari.
Waktu pengamatan arah angin lebih dari sekali dalam 24 jam. Arah yang
paling banyak ditunjuk dalam 24 jam merupakan arah rata-rata dalam hari tersebut.
Sensor yang menghubungkan dengan alat mencatat otomatis disebut
anemograf. Alat ini mencatat kecepatan dan arah angin setiap saat pada kertas pias.
Alat pencatat ini ada yang harian, mingguan ataupun bulanan.
D. PENGUKURAN HUJAN OTOMATIS
PENAKAR HUJAN JENIS HELLMAN
Penakar hujan jenis Hellman merupakan suatu instrument/alat untuk mengukur
curah hujan. Penakar hujan jenis hellman ini merupakan suatu alat penakar hujan berjenis
recording atau dapat mencatat sendiri.Alat ini dipakai di stasiun-stasiun pengamatan
udara permukaan.Pengamatan dengan menggunakan alat ini dilakukan setiap hari pada
jam-jam tertentu mekipun cuaca dalam keadaan baik/hari sedang cerah.Alat ini mencatat
jumlah curah hujan yang terkumpul dalam bentuk garis vertical yang tercatat pada kertas
pias. Alat ini memerlukan perawatan yang cukup intensif untuk menghindari kerusakan-
kerusakan yang sering terjadi pada alat ini.
Curah hujan merupakan salah satu parameter cuaca yang mana datanya
sangat penting diperoleh untuk kepentingan BMG dan masyarakat yang memerlukan
data curah hujan tersebut.Hujan memiliki pengaruh yang sangat besar bagi kehidupan
manusia,karena dapat memperlancar atau malah menghambat kegiatan manusia.Oleh
karena itu kualitas data curah hujan yang didapat haruslah bermutu;memiliki
keakuratan yang tinggi.Maka seorang observer / pengamat haruslah mengetahui
tentang alat penakar hujan yang dipakai di stasiun pengamat secara baik. Salah satu
alat penakar hujan yang sering dipakai ialah Penakar hujan jenis hellman
Penakar hujan jenis hellman beserta bagian-bagiannya keterangan gambar :
1.Bibir atau mulut corong
2. Lebar corong
3.Tempat kunci atau gembok
4.Tangki pelampung
5.Silinder jam tempat meletakkan pias
6.Tangki pena
7.Tabung tempat pelampung
8. Pelampung
9. Pintu penakar hujan
10. Alat penyimpan data
11.Alat pengatur tinggi rendah selang gelas (siphon)
12.selang gelas
13.Tempat kunci atau gembok
14.Panci pengumpul air hujan bervolume
Cara Kerja Alat
Jika hujan turun, air hujan masuk melalui corong, kemudian terkumpul dalam tabung
tempat pelampung. Air hujan ini menyebabkan pelampung serta tangkainya terangkat
atau naik keatas.Pada tangkai pelampung terdapat tongkat pena yang gerakkannya
selalu mengikuti tangkai pelampung Gerakkan pena dicatat pada pias yang
ditakkan/digulung pada silinder jam yang dapat berputar dengan bantuan tenaga per.
Jika air dalam tabung hampir penuh (dapat dilihat pada lengkungan selang gelas),pena
akan mencapai tempat teratas pada pias.Setelah air mencapai atau melewati puncak
lengkungan selang gelas,maka berdasarkan sistem siphon otomatis (sistem selang
air),air dalam tabung akan keluar sampai ketinggian ujung selang dalam
tabung.Bersamaan dengan keluarnya air,tangki pelampung dan pena turun dan
pencatatannya pada pias merupakan garis lurus vertikal.Jika hujan masih terus-
menerus turun,maka pelampung akan naik kembali seperti diatas.Dengan demikian
jumlah curah hujan dapat dihitung atau ditentukan dengan menghitung garis-garis
vertical.
BAB IV
CURAH HUJAN RANCANGAN
Metode ini membahas tentang berbagai data, persyaratan, metode terutama
untuk aliran yang tidak terpengaruh arus balik. Ditinjau dari ketersediaan data hujan,
karakteristik daerah aliran, dan data debit, terdapat 6 kelompok metode
perhitungandebit rencana, yaitu:
1. Metode analisis probabilitas frekuensi debit banjir.
Metode ini dipergunakan apabila ada data debit tersedia cukup panjang (>20
Tahun), sehingga analisisnya dapat dilakukan dengan distribusi probabilitas, baik
secara analitis maupun grafis. Sebagai contoh distribusi probabilitas yang
dimaksud adalah :
Distribusi Probabilitas Gumbel.
Distribusi Probabilitas Log Person.
Distribusi Probabilitas Log Normal.
2. Metode Analisi Regional
Apabila data debit yang tersedia < 20 Tahun dan > 10 Tahun maka debit
rencana dapat dihitung dengan metode analisis regional. Data debit yang dimaksud
dapat dari berbagai daerah pengaliran yang ada tetapi masih dalam suatu regional.
Prinsip dari metode analisis regional adalah dalam upaya memperoleh lengkung
frekuensi banjir regional. Kegunaan dari lengkung frekuensi banjir regional
adalah untuk menentukan besarnya debit rencana pada suatu daerah pengaliran
yang tidak memiliki data debit.
3. Metode Puncak Banjir di atas Ambang
Metode ini dipergunakan apabila data debit yang tersedia antara 3 - 10 Tahun.
Metode ini berdasarkan pengambilan puncak banjir dalam selang waktu 1 tahun di
atas ambang tertentu dan hanya cocok untuk data yang didapat dari pos duga air
otomatik.
4. Metode Empiris
Metode ini dipergunakan apabila data hujan dan karakteristik daerah aliran
tersedia. Contoh metode yang termasuk dalam kelompok metode ini adalah :
Metode Rasional.
Metode Weduwen.
Metode Haspers.
Metode Melchior.
Metode Hidrograf Satuan.
5. Metode Analisis Regresi
Metode ini menggunakan persamaan-persamaan regresi yang dihasilkan
Institute of Hydrology (IoH) dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Pengairan,
yaitu didapat dari data hujan dan karakteristik Daerah Pengaliran Sungai (DPS),
selanjutnya untuk banjir dengan periode ulang tertentu digunakan lengkung
analisis regional.
6. Model Matematika
Metode ini dipergunakan apabila selang waktu pengamatan data hujan lebih
panjang dari pada pengamatan data debit., selanjutnya untuk memperpanjang data
aliran yang ada digunakan matematika kemudian besar debit banjir rencana
dihitung dengan analisis frekuensi atau menggunakan distribusi probabilitas,
contohnya : Gumbel, Log Person dan Log Normal.
BAB V
DEBIT BANJIR RANCANGAN (HIDROGRAF)
Penelusuran Banjir adalah suatu metode di mana variasi debit terhadap waktu
Pada suatu titik pengamatan ditentukan. Tujuan Penelusuran Banjir adalah :
Prakiraan banjir jangka pendek
Perhitungan hidrograf satuan untuk berbagai titik di sungai dari hidrograf
satuan di suatu titik di sungai tersebut
Prakiraan kelakuan sungai setelah melewati palung
Derivasi hidrograf sintetik.
Penelusuran banjir adalah merupakan prakiraan hidrograf di suatu ttik pada
suatu aliran atau bagian sungai yang didasarkan atas pengamatan hidrograf di titik
lain. Hidrograf banjir dapat ditelusuri lewat palung sungai atau lewat waduk.
Pada dasarnya penelusuran banjir lewat palung sungai merupakan aliran tidak
lunak (non steady flow), maka dapat dicari penyelesaiannya. Karena pengaruh gesekan
tidak dapat diabaikan, maka penyelesaian persamaan dasar alirannya akan sulit.
Dengan menggunakan karakteristik atau finite difference akan dapat diperoleh
penyelesaian yang memadai, tetapi masih memerlukan usaha yang sangat besar.
Cara penelusuran banjir lewat palung sungai yang pertama adalah yang tidak
didasarkan atas hukum-hukum hidrolika, sedangkan yang kedua merupakan
penyelesaian yang didasarkan atas hukum-hukum hidrolika. Pada cara pertama, yang
ditinjau hanyalah hukum kontinuitas, sedangkan persamaan keduanya didapatkan
secara empiric dari pengamatan banjir. Oleh karena berlakunya cara ini sangat tidak
terbatas maka harus diperiksa untuk setiap kasus khusus. Pada cara kedua, merupakan
aliran tidak lunak yang berubah secara ruang (spatially varied unsteady flow), yang
penelusurannya dilaksanakan secara simultan dari ekspresi-ekspresi kontinuitas dan
momentum. Penelusuran lewat waduk, yang penampungannya merupakan fungsi
langsung dari aliran keluar (outflow), cara penyelesaiannya dapat ditempuh dengan
cara yang lebih ilmiah.
Kedua cara tersebut adalah sebagai berikut :
1. Cara MUSKINGUM
Cara ini hanya berlaku dalam kondisi sebagai berikut :
Tidak ada anak sungai yang masuk ke dalam bagian memanjang palung
sungai yang ditinjau.
Penambahan dan kehilangan air oleh curah hujan, aliran masuk atau keluar
air tanah dan evaporasi, kesemuanya ini diabaikan.
2. Penelusuran Hidrolik di Palung Sungai
Dalam penelusuran hidrolik digunakan persamaan kontinuitas dan persamaan
gerak. Penyelesaian dalam bentuk tertutup (closed form solution) terhadap
persamaan-persamaan penelusuran hidrolik yang lengkap tidak ada. Jadi,
penerapan teknisnya memerlukan opersai computer. Telah ada berbagai
pendekatan untuk pengintegralan numeric terhadap persamaan-persamaan tersebut.
BAB VI
PENELUSURAN BANJIR
4 PENELUSURAN BANJIR (FLOOD ROUTING)
Guna mengetahui tinggi muka air di waduk bisa dihitung dengan cara
penelusuran banjir (Flood routing). Dan salah satu manfaat dari
pembangunan bendungan adalah waduknya dapat digunakan untuk
pengendalian banjir
Langkah–langkah yang dilakukan untuk melaksanakan penelusuran
banjir adalah seperti diterangkan pada sub bab 2.4 Data-data yang digunakan
untuk perhitungan adalah sebagai berikut:
1. Hidrograf inflow yang digunakan adalah hidrograf sintetik gamma I
dengan periode ulang 1000 tahun, gambar 4.3.
2. Grafik hubungan antara elevasi, volume dan luas area permukaan
waduk digunakan grafik gambar 4.4. pada sub bab 4.3.
3. Digunakan pelimpah ambang lebar dengan elevasi dan volume sebagai
berikut:
Perhitungan penelusuran banjir dilakukan dengan menggunakan tabel
dengan metode langkah demi langkah (step by step method) sebagai berikut :
Elevasi spillway : + 103,50g : 9,81B : 11 m
Cd : 1,05
Jam ke
t(detik)
I Inflow (m3/dtk)
Ir rata- rata
(m3/dtk)
Vol Ir*t (m3)
asumsi elevasi waduk
(m)
O outflow (m3/dtk)
Or rata- rata
(m3/dtk)
Vol Or*t (m3)
S storage banjir (m3) Kumulatif
storagex 103
Elev. MA
waduk (m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
03600
0.000.70 2520
103.50 0.000.11 396.23 2.12E+03
1.69E+06 103.50
13600
1.4098.91 356076
103.55 0.2211.65 41922.23 3.14E+05
1.69E+06 103.55
23600
196.42283.32 1019952
103.60 23.0749.52 178272.0 8.42E+05
2.00E+06 103.60
33600
370.22368.10 1325142
103.78 75.9792.15 331740.0 9.93E+05
2.85E+06 103.78
43600
365.97364.41 1311858
103.86 108.33128.81 463698.0 8.48E+05
3.84E+06 103.86
53600
362.84357.80 1288062
103.93 149.28169.06 608598.0 6.79E+05
4.69E+06 103.93
63600
352.75347.92 1252494
104.04 188.83197.30 710280.0 5.42E+05
5.37E+06 104.04
73600
343.08324.59 1168524
104.16 205.77215.97 777474.0 3.91E+05
5.91E+06 104.16
83600
306.10267.42 962712
104.24 226.16229.36 825696.0 1.37E+05
6.30E+06 104.24
93600
228.74202.74 729846
104.30 232.56231.06 831816.0 -1.02E+05
6.44E+06 104.30
103600
176.73156.91 564858
104.26 229.56223.77 805554.0 -2.41E+05
6.33E+06 104.26
113600
137.08122.78 442008
104.22 217.97207.18 745830.0 -3.04E+05
6.09E+06 104.22
123600
108.4896.78 348390
104.15 196.38186.22 670392.0 -3.22E+05
5.79E+06 104.15
13
3600
85.07
75.96 273456
104.09 176.06
163.68 589248.0 -3.16E+05
5.47E+06 104.09
143600
66.8559.67 214794
104.01 151.30136.69 492084.0 -2.77E+05
5.15E+06 104.01
153600
52.4846.93 168930
103.94 122.08112.60 405342.0 -2.36E+05
4.88E+06 103.94
16
3600
41.37
34.95 125802
103.89 103.11
88.53 318708.0 -1.93E+05
4.64E+06 103.89
173600
28.5224.54 88344
103.83 73.9558.17 209394.0 -1.21E+05
4.45E+06 103.83
183600
20.5617.91 64458
103.78 42.3834.85 125460.0 -6.10E+04
4.32E+06 103.78
193600
15.2513.46 48456
103.72 27.3221.77 78354.0 -2.99E+04
4.26E+06 103.72
203600
11.679.43 33948
103.69 16.2114.02 50472.0 -1.65E+04
4.23E+06 103.69
213600
7.195.76 20736
103.66 11.839.08 32670.0 -1.19E+04
4.22E+06 103.66
223600
4.333.86 13878
103.62 6.325.02 18054.0 -4.18E+03
4.21E+06 103.62
233600
3.383.00 10782
103.58 3.713.04 10926.0 -1.44E+02
4.20E+06 103.58
243600
2.612.29 8226
103.52 2.361.18 4248.00 3.98E+03
4.20E+06 103.52
251.96 103.50 0.00 4.21E+06 103.50
Berdasarkan perhitungan flood routing di atas didapat bahwa storage maksimum
yang terjadi adalah sebesar 6.440.000 m³ dengan elevasi maksimum + 104,30 m.
BAB VII
APLIKASI KOMPUTER DALAM ANALISIS HIDROLOGI
BAB VIII
CONTOH PERHITUNGAN PENENTUAN HUJAN RANCANGAN DAN DEBIT
BANJIR RANCANGAN
1. Analisis Curah Hujan Rencana
Dari perhitungan parameter pemilihan distribusi curah hujan
,untuk menghitung curah hujan rencana digunakan metode Distribusi Log
Pearson III. Untuk menghitung curah hujan rencana dengan metode ini
digunakan persamaan berikut :
_Y = Y + k . S
Langkah-langkah perhitungan kurva distribusi Log Pearson Tipe III adalah :
1. Tentukan logaritma dari semua nilai variat X2. Hitung nilai rata-ratanya :
5. Tentukan anti log dari log X, untuk mendapatkan nilai X yang diharapkan
terjadi pada tingkat peluang atau periode ulang tertentu sesuai dengan nilai
CS-nya. Nilai k dapat dilihat pada tabel 2.4.
Perhitungan curah hujan rencana periode ulang T tahun stasiun hujan BMG menggunakan metode distribusi Log Pearson Tipe III disajikan dalam bentuk
tabel 4.5 berikut :
Tabel 4.5. Perhitungan Curah Hujan Rencana DPS Bendungan Ketro
Metode Distribusi Log Pearson Tipe III
No Tahun X Log X Log.X − Log.X (Log.X − Log.X)2 (Log.X − Log.X)3
1 1983 126.74 2.103 0.033 0.001089 3.593700E-05
2 1984 134.18 2.128 0.058 0.003364 1.951120E-04
3 1985 163.56 2.214 0.144 0.020736 2.985984E-03
4 1986 130.24 2.115 0.045 0.002025 9.112500E-055 1987 169.94 2.230 0.160 0.025600 4.096000E-036 1988 112.88 2.053 -0.017 0.000289 -4.913000E-06
7 1989 100.64 2.003 -0.067 0.004489 -3.007630E-048 1990 177.40 2.249 0.179 0.032041 5.735339E-039 1991 186.68 2.271 0.201 0.040401 8.120601E-03
10 1992 178.78 2.252 0.182 0.033124 6.028568E-03
11 1993 186.68 2.271 0.201 0.040401 8.120601E-0312 1994 139.08 2.143 0.073 0.005329 3.890170E-04
13 1995 136.60 2.135 0.065 0.004225 2.746250E-0414 1996 154.66 2.189 0.119 0.014161 1.685159E-0315 1997 183.90 2.264 0.194 0.037636 7.301384E-0316 1998 171.58 2.234 0.164 0.026896 4.410944E-0317 1999 107.98 2.033 -0.037 0.001369 -5.065300E-0518 2000 110.58 2.044 -0.026 0.000676 -1.757600E-0519 2001 160.36 2.205 0.135 0.018225 2.460375E-0320 2002 96.14 1.983 -0.087 0.007569 -6.585030E-0421 2003 127.58 2.106 0.036 0.001296 4.665600E-05Jumlah 3056.18 45.225 0.320941 5.094502E-02
N = 21
Log X = 2,154
S Log X = 0,1267
CS = 1,384
Tabel 4.6. Nilai k Dari Hasil PerhitunganTr k Log XT XT2 -0.225 2.1255 133.506
5 0.705 2.2433 175.10610 1.337 2.3234 210.57225 2.128 2.4236 265.21650 2.706 2.4969 313.979100 3.271 2.5684 370.1691000 5.110 2.8030 635.331
Hasil Perhitungan curah hujan rencana metode Log Pearson III
disajikan dalam bentuk tabel 4.7 berikut :
Tabel 4.7 Perkiraan Curah Hujan Rencana Stasiun Hujan BMG Periode Ulang T Tahun
Metode Log Pearson Tipe III
Periode Ulang( tahun )
Curah Hujan Rencana( mm )
2 133.5065 175.10610 210.57225 265.21650 313.979100 370.1691000 635.331
2. Analisa Debit Banjir Rancangan
Perhitungan debit banjir
Debit banjir dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.48. Luas dan nilai
C masing-masing sub-DTA diambil dari langkah 1. Hasil perhitungan untuk
banjir periode ulang 25 tahun disajikan dalam Tabel 4.13.
Data :
L = jarak dari ujung daerah hulu sampai titik yang ditinjau (Km)
= 3,2420 Km
A = luas DAS (Km2)
= 3,5215 Km2
H = beda tinggi ujung hulu dengan titik tinggi yang ditinjau (Km)
= 0,13 Km
Dari Tabel 4.11 diketahui :
NoT Xt
(Tahun) (mm)1 2 102
2 5 1393 10 1634 25 1935 50 2166 100 238
No. SubDAS
Panjang(m)
DTA (Km2)
Koef. RunOff (C)
WaktuKonsentrasi (tc)
Intensitas Hujan(mm/jam)
1 1 907,444 0,468 0,405 0,205 193,1012 2 1569,288 0,400 0,520 0,462 112,2603 3 636,499 0,487 0,410 0,143 245,1874 4 501,394 0,273 0,410 0,103 304,9085 5 526,827 0,168 0,410 0,109 293,5106 6 2305,285 0,655 0,410 0,395 124,6057 7 1221,881 0,607 0,425 0,276 158,2798 8 528,834 0,327 0,410 0,244 171,6169 9 772,175 0,136 0,410 0,204 193,809
Metode rasional juga dapat dipergunakan untuk DAS yang tidak seragam
(homogen), di mana DAS dapat dibagi-bagi menjadi beberapa sub DAS yang
seragam atau pada DAS dengan sistem saluran yang bercabang-cabang. Metode
rasional dipergunakan untuk menghitung debit dari masing-masing sub-DAS.
Perhitungan dilakukan dengan menggunakan dua aturan berikut :d. Metode rasional dipergunakan untuk menghitung debit puncak pada
tiap-tiap daerah masukan (inlet area) pada ujung hulu sub-DAS.
e. Pada lokasi di mana drainase berasal dari dua atau lebih daerah masukan, maka
waktu konsentrasi terpanjang yang dipakai untuk intensitas hujan
rencana, koefisien dipakai C DAS dan total area drainase dari daerah masukan.
Jika DAS terdiri dari berbagai macam penggunaan lahan dengan koefisien
aliran permukaan yang berbeda, maka C yang dipakai adalah koefisien DAS
yang dapat dihitung dengan persamaan berikut :
di mana :
C DAS = Koefisien aliran permukaan DAS
A i = Luas lahan dengan jenis penutup lahan i (km2)
C i = Koefisien aliran permukaan jenis penutup tanah i
n = Jumlah jenis penutup
Tabel 4.23. Debit rencana untuk periode ulang 25 tahun
No. Segmen Aliran TitikHitung
Tc'(Jam)
I'(mm/jam) C' A'
(Km2)Q
(m3/detik)
1 3 A 0,14 245,19 0,41 0,49 13,612 1 - 3 B 0,29 153,83 0,41 0,96 16,653 4 - 5 D 0,11 293,51 0,41 0,44 14,744 4 - 5 - 8 E 0,19 200,38 0,41 0,77 17,545 1 - 3 - 4 - 5 - 8 C 0,29 153,83 0,41 1,72 30,116 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 8 F 0,43 117,23 0,43 2,12 29,737 6 - 7 H 0,39 124,61 0,42 1,26 18,258 6 - 7 - 9 G 0,52 103,97 0,42 1,40 16,839 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 I 0,52 103,97 0,42 3,52 43,20
10 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 J (Outlet) 0,62 91,87 0,42 3,52 38,17
Dari hasil perhitungan metode rasional dengan periode ulang 25 tahun
diperoleh debit banjir rencana sebesar 38,17 m3/detik.
DAFTAR PUSTAKA
Id.wikipedia.com/analisishidrologi
Hydrology and Principles Analysis Design.rar
Laporan Perancangan Teknis Embung Silandak Sebagai Pengendali Banjir Kali
Silandak Semarang – Jawa Tengah
Kuliah Drainase.pdf
Hidrologi.pdf
http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrosfer
http://softilmu.blogspot.com/2013/07/pengertian-hujan-dan-jenis-hujan.html
http://contohpengertian.com/proses-terjadinya-hujan.html
http://www.galeripustaka.com/2013/03/pengertian-dan-faktor-infiltrasi.html
http://raharjabayu.wordpress.com/2011/06/13/pembangunan-stasiun-pengamatan-
hidrologi-dan-pemasangan-peralatan/
http://catetankuliah.blogspot.com/2009/06/alat-alat-klimatologi.html
http://catetankuliah.blogspot.com/2009/06/alat-alat-klimatologi.html